用于电子束的磁控制的设备和方法
【技术领域】
[0001]一般来说，本发明的实施例涉及诊断成像，更具体来说，涉及用于磁控制电子束(e-beam)的设备和方法。
【背景技术】
[0002]X射线系统通常包括X射线管、检测器以及用于X射线管和检测器的支承结构。在操作中，成像台架位于X射线管与检测器之间，在成像台架上定位对象。X射线管通常向对象发出诸如X射线之类的辐射。辐射通常经过成像台架上的对象并照射到检测器上。当辐射通过对象时，对象的内部结构引起在检测器接收的辐射的空间变化。然后，检测器发射所接收的数据，并且系统将辐射变化转换为图像，这可用于评估对象的内部结构。本领域的技术人员会知道，对象可包括但不限于医疗成像过程中的患者以及例如X射线扫描仪或计算机断层扫描(CT)包裹扫描仪中的包裹中的无生命对象。
[0003]X射线管包括旋转阳极结构，用于分配在焦斑产生的热量。阳极通常通过感应电动机来旋转，感应电动机具有内置于支承盘形阳极靶的悬轴中的鼓形转子以及带有围绕X射线管的伸长颈的铜绕组的铁定子结构。旋转阳极组件的转子由定子驱动。
[0004]X射线管阴极提供电子束，电子束使用施加于阴极到阳极的真空间隙上的高电压来加速，从而在与阳极碰撞时产生X射线。电子束撞击阳极的区域往往称作焦斑。通常，阴极包括定位在杯内的一个或多个圆柱的或扁平的灯丝，用于提供电子束以创建例如高功率大焦斑或者高分辨率小焦斑。可设计成像应用，包括根据应用来选择具有特定形状的小或大焦斑。通常，电阻发射器或灯丝定位在阴极杯内，并且电流流经其中，因而引起发射器温度增加，并且在处于真空中时发射电子。
[0005]发射器或灯丝的形状影响焦斑。为了实现预期焦斑形状，可考虑灯丝的形状来设计阴极。但是，通常没有为图像质量或者为焦斑热加载优化灯丝的形状。由于制造和可靠性原因，常规灯丝主要成形为盘绕的或螺旋状的钨丝。备选设计选项可包括诸如盘绕D形灯丝之类的替换设计剖面。因此，当考虑电阻材料作为发射器源时，用于从发射器形成电子束的设计选项的范围可能受灯丝形状限制。
[0006]电子束(e-beam)摆动常常用于增强图像质量。通常，摆动使用静电e-beam偏转来实现。但是，更高的图像质量能够通过使用磁偏转来实现。经由磁偏转的摆动可通过确保电子束在停留于预期位置而没有漂移的同时从一个位置通常尽快移动到下一个位置，来实现高图像质量。但是，执行磁摆动的已知系统使用往往包括笨重且昂贵的高电压部分的复杂拓扑，并且没有实现为增强图像质量所预期的快速稳定的磁摆动。
[0007]因此，希望开发克服上述缺点并且实现快速稳定e-beam磁摆动的用于磁偏转的设备和方法。
【发明内容】
[0008]本发明的实施例针对用于e-beam的磁控制的设备和方法。
[0009]因此，按照本发明的一个方面，提出一种用于X射线产生系统的电子束操纵线圈的控制电路。控制电路包括第一低压源、第二低压源和第一开关装置，第一开关装置与第一低压源串联耦合并且配置成在处于闭合位置时与第一低压源创建第一电流通路。控制电路还包括:第二开关装置，与第二低压源串联耦合，并且配置成在处于闭合位置时与第二低压源创建第二电流通路；以及电容器，与电子束操纵线圈并联耦合，并且沿第一和第二电流通路定位。
[0010]按照本发明的另一个方面，一种用于驱动电子束操纵线圈的方法包括步骤(A):闭合第一开关装置，使第一极性的第一电流通过谐振电路并且通过第一能量存储装置沿第一电流通路流动，谐振电路包括电子束操纵线圈和谐振电容器。该方法还包括下列步骤:(B)在闭合第一开关装置之后断开第一开关装置，从而发起谐振电路中的第一谐振循环；以及(C)在已经发起第一谐振循环之后闭合第二开关装置，从而使第二极性的第二电流通过谐振电路并且通过第二能量存储装置沿第二电流通路流动。
[0011]按照本发明的另一个方面，计算机断层扫描(CT)系统包括:扫描架，其中具有用于接纳待扫描对象的开口；以及台架，定位在可旋转扫描架的开口之内，并且可移动通过开口。该CT系统还包括:x射线管，耦合到可旋转扫描架并且配置成向靶发射电子流，靶定位成将X射线束导向检测器；以及偏转线圈，安装在X射线管上，并且定位成使电子流在第一方向偏转。在CT系统中还包含控制电路，并且控制电路电耦合到偏转线圈。控制电路包括第一低压源、第二低压源和第一开关，第一开关耦合到第一低压源并且配置成在第一开关闭合时与第一低压源创建第一电流通路。控制电路还包括:第二开关，第二开关耦合到第二低压源，并且配置成在第二开关闭合时与第二低压源创建第二电流通路；以及谐振电容器，谐振电容器与偏转线圈并联耦合，并且沿第一和第二电流通路定位。控制器电耦合到控制电路，并且被编程为控制第一和第二开关的开/关。
[0012]通过以下详细描述和附图，使其它各种特征和优点显而易见。
【附图说明】
[0013]附图示出当前考虑用于执行本发明的优选实施例。
[0014]附图中:
[0015]图1是成像系统的绘画视图。
[0016]图2是图1所示系统的示意框图。
[0017]图3是按照本发明的一个实施例并且可与图1所示成像系统配合使用的X射线管组件的截面图。
[0018]图4是按照本发明的一个实施例的谐振电路的电路图。
[0019]图5是不出使用图4的电路所形成的电压和电流的一对TK范图表。
[0020]图6是按照本发明的另一个实施例的谐振电路的电路图。
[0021]图7是按照本发明的另一个实施例的谐振电路的电路图。
[0022]图8是按照本发明的一个实施例并且可与图1所示的成像系统配合使用的X射线管组件的多控制电路组件的侧视图。
[0023]图9是可与图8所示的多控制电路组件配合使用的部分线圈组件的一个示范实施例。
[0024]图10A-10D示出用于图8的多控制电路组件的示范控制方案。
[0025]图11是按照本发明的一个实施例、与非侵入式包裹检查系统配合使用的X射线系统的绘画视图。
【具体实施方式】
[0026]针对64-切片计算机断层扫描(CT)系统来描述本发明的实施例的操作环境。但是，本领域的技术人员会理解，本发明的实施例同样可适合与其它多切片配置配合使用。此夕卜，将针对X射线的检测和转换来描述本发明的实施例。但是，本领域的技术人员还会理解，本发明的实施例同样可适用于其它高频电磁能量的检测和转换。本发明的实施例将针对“第三代” CT扫描仪来描述，但是同样可适用于其它CT系统、外科C臂系统和其它X射线断层扫描系统，以及诸如X射线或乳房X射线照相系统之类的实现X射线管的许多其它医疗成像系统。
[0027]图1是按照本发明的实施例、设计成获取原始图像数据以及处理该图像数据以供显示和/或分析的成像系统10的一个实施例的框图。本领域的技术人员会理解，本发明的实施例可适用于诸如X射线或乳房X射线照相系统之类的实现X射线管的许多医疗成像系统。诸如计算机断层扫描系统和数字放射线照相系统之类的获取体积的三维图像数据的其它成像系统也获益于本发明的实施例。对X射线系统10的以下论述只是一种这类实现的示例，而不是要在医疗器械方面进行限制。
[0028]参照图1，计算机断层扫描(CT)成像系统10被示为包括代表“第三代” CT扫描仪的扫描架12。扫描架12具有X射线管组件或X射线源组件14，它向扫描架12的相对侧的检测器组件或准直仪16投射X射线的锥形束。现在参照图2，检测器组件16由多个检测器18和数据获取系统(DAS) 20构成。多个检测器18感测经过内科病人24的所投射x射线22，并且DAS 20将数据转换成数字信号以供后续处理。各检测器18产生模拟电信号，该信号表示照射X射线束以及当它经过患者24时由此产生的衰减射束的强度。在获取X射线投影数据的扫描期间，扫描架12和其上安装的部件绕旋转中心26旋转。
[0029]扫描架12的旋转和X射线源组件14的操作由CT系统10的控制机构28来管理。控制机构28包括:x射线控制器30，它向X射线源组件14提供电力和定时信号；以及扫描架电动机控制器32，它控制扫描架12的转速和位置。图像重构器34从DAS 20接收经过抽样和数字化的X射线数据，并且执行高速重构。重构图像作为输入施加到计算机36，计算机36将图像存储在大容量存储装置38中。计算机36还具有存储在其中的与电子束定位和磁场控制对应的软件，下面详细描述。
[0030]计算机36还经由控制台40接收来自操作员的命令和扫描参数，控制台40具有诸如键盘、鼠标、语音激活控制器或者任何其它适当的输入设备之类的某种形